李敏+何艷則+牛大旭

摘要：傳統(tǒng)的無(wú)級(jí)變速器（Continuously Variable Transmission，CVT）的策略優(yōu)化集中在CVT換擋策略優(yōu)化上，因此在提升燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)往往損害動(dòng)力性。針對(duì)這一問(wèn)題，在分析換擋策略和踏板扭矩策略對(duì)整車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性影響的基礎(chǔ)上，提出集成優(yōu)化換擋策略和踏板扭矩策略的方法；設(shè)計(jì)優(yōu)化流程，得到不同車速、不同加速踏板開(kāi)度下?lián)Q擋策略和踏板扭矩策略的優(yōu)化結(jié)果。搭建整車虛擬仿真模型，并進(jìn)行仿真與試驗(yàn)對(duì)比分析，結(jié)果表明：集成優(yōu)化可在保證動(dòng)力性不衰減甚至提升的條件下，燃油效率提高約4%。

關(guān)鍵詞：CVT；最佳經(jīng)濟(jì)線；集成優(yōu)化；換擋策略；踏板扭矩策略；動(dòng)力性；燃油經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號(hào)：U464.336 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0引言

節(jié)能減排是汽車行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。無(wú)級(jí)變速器（Continuously Variable Transmission，CVT）由于可連續(xù)變速，所以可實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配，有巨大的節(jié)油潛力，從而得到大量使用。

國(guó)內(nèi)外對(duì)CVT系統(tǒng)的研究多將最佳經(jīng)濟(jì)性或者動(dòng)力性各自單獨(dú)考慮。文獻(xiàn)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)最佳經(jīng)濟(jì)線控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)，文獻(xiàn)在此基礎(chǔ)上綜合考慮傳遞系統(tǒng)效率；文獻(xiàn)僅研究最佳動(dòng)力性，綜合考慮CVT效率對(duì)驅(qū)動(dòng)功率的影響，但只有理論分析未進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。少數(shù)文獻(xiàn)綜合動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行CVT速比整體優(yōu)化，對(duì)最佳動(dòng)力性和最佳經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行折中處理，但無(wú)法保證在獲得最佳經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)動(dòng)力性有較好的表現(xiàn)，且僅有理論仿真結(jié)果而無(wú)試驗(yàn)研究?；谡噷蛹?jí)控制策略，綜合考慮最佳經(jīng)濟(jì)性，兼顧動(dòng)力性不衰減，且理論與試驗(yàn)相結(jié)合的研究，目前尚未見(jiàn)到文獻(xiàn)。

本文在理論上分析換擋策略和踏板扭矩策略對(duì)整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響，提出控制策略集成優(yōu)化的方法，并應(yīng)用于具體車型，然后通過(guò)虛擬仿真和試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

1換擋策略和踏板扭矩策略對(duì)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響

車輛行駛過(guò)程中，電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）根據(jù)當(dāng)前駕駛員踩下加速踏板信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，查表輸出駕駛員對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩請(qǐng)求，該扭矩請(qǐng)求與加速踏板、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系即為踏板扭矩策略。傳輸控制單元（Transmission Control Unit，TCU）通過(guò)加速踏板信號(hào)和車速信號(hào)，通過(guò)查表輸出變速器的目標(biāo)速比，該速比請(qǐng)求與加速踏板、車速的關(guān)系即為換擋策略。踏板扭矩策略和換擋策略共同決定某一工況下發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況點(diǎn)及車輪端的扭矩輸出，即決定整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性水平。

集成優(yōu)化對(duì)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的影響示意見(jiàn)圖1。其中，工況點(diǎn)4和B分別為等功率線a和b上運(yùn)行的工況點(diǎn)，A₀和B₀為最佳經(jīng)濟(jì)線上工況點(diǎn)，曲線c為最佳經(jīng)濟(jì)線，曲線m和n分別為對(duì)應(yīng)加速踏板開(kāi)度為20%和30%時(shí)的踏板扭矩策略曲線。假設(shè)某一工況下發(fā)動(dòng)機(jī)工作在點(diǎn)A，傳統(tǒng)最佳經(jīng)濟(jì)線控制方法是點(diǎn)4盡量向點(diǎn)A₀移動(dòng)。由于點(diǎn)A工作轉(zhuǎn)速高于A₀，若只進(jìn)行換擋策略調(diào)整，A向著降低轉(zhuǎn)速方向調(diào)整變?yōu)锳₁，A₁功率降低，需加大加速踏板至30%提高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)才能維持工作在等功率線a上，運(yùn)行工況點(diǎn)變?yōu)锳₂，但此時(shí)加速踏板對(duì)應(yīng)的動(dòng)力性變差。若在此基礎(chǔ)上結(jié)合踏板扭矩策略增大20%加速踏板的扭矩輸出（20%加速踏板下不同轉(zhuǎn)速扭矩增大至曲線p），則在4點(diǎn)轉(zhuǎn)速降低到A₁轉(zhuǎn)速后，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩可到達(dá)A₃點(diǎn)對(duì)應(yīng)扭矩。集成優(yōu)化后工作點(diǎn)A₃仍在等功率線上，可以達(dá)到不降低動(dòng)力性同時(shí)向著最佳經(jīng)濟(jì)線靠近的目標(biāo)。

假設(shè)某一工況下發(fā)動(dòng)機(jī)工作在點(diǎn)B，在等功率線b和某加速踏板開(kāi)度時(shí)，工作轉(zhuǎn)速低于理想轉(zhuǎn)速B₀，通過(guò)優(yōu)化換擋策略提高轉(zhuǎn)速至B₁，驅(qū)動(dòng)功率增加，需要適度降低加速踏板開(kāi)度，工況點(diǎn)變?yōu)榈裙β示€b上的B₂，此時(shí)運(yùn)行點(diǎn)向最佳經(jīng)濟(jì)線靠近，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性均有所提升，因此可以不調(diào)整踏板扭矩策略。

2換擋策略和踏板扭矩策略集成優(yōu)化結(jié)果

以公司搭載CVT變速器的某A級(jí)車型為研究對(duì)象，整車基本參數(shù)見(jiàn)表1。分析換擋MAP和踏板MAP對(duì)動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性的影響，建立優(yōu)化計(jì)算模型。endprint